[发明专利]一种长方形蓝宝石单晶用加热体结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种蓝宝石单晶炉的加热体结构，具体涉及一种泡生法生长长方形蓝宝石单晶用加热体结构。

背景技术

人造蓝宝石（Al₂O₃）又称刚玉，透明，是一种物理特性、机械特性和化学特性三者独特组合的优良材料。优质蓝宝石材料具有硬度大、耐高温、耐腐蚀、光透性好、电绝缘性能优良等特性。且被广泛应用于激光器的窗口，半导体硅的外延基片，航天工业作红外透光材料，半导体氮化镓的外延衬底材料等一系列高科技领域。

随着市场上消费类电子产品（如手机屏、平板电脑等）的需求不断增加，传统泡生法生长的梨形晶体在消费类电子产品的出材率方面表现出明显劣势。长方形蓝宝石单晶既满足了消费类电子产品对晶块的需求，同时也提高了在LED衬底方面的出材率。长方形蓝宝石单晶加工便利，能减少加工过程中的人、机、物料等方面的消耗，成功降低制造成本。然而，目前生长长方形蓝宝石单晶常常因晶体四角处应力大、炉内温度梯度不合理、长晶难度高等一系列问题，导致晶体成品率明显降低，可见长方形加热体结构的合理设计显得至关重要。

发明内容

本发明根据市场对长方形蓝宝石材料的需求，为生长长方形蓝宝石单晶，研发设计一种新型的、热场稳定、温度梯度合理、适于生长长方形蓝宝石单晶的一种长方形蓝宝石单晶用加热体结构。

本发明的目的是这样实现的：它包括组合在一起呈长方形的一对铜制电极连接板、直径不同的纵向变径钨棒、横向钨棒固定结构、连接横向与纵向变径钨棒的钨丝及固定纵向变径钨棒的钼顶丝，其中一对铜电极连接板内圈有与钨棒直径相匹配的通孔，并在拐角处进行倒圆角设计；纵向变径钨棒的两端分别插入电极连接板长边和短边的通孔内，并在底部交汇处进行倒角，四个拐角处的钨棒弯成波浪形，整体组合成长方形鸟笼状，由侧面的钼顶丝固定在电极连接板上；鸟笼状结构底部共分上下三层，中间留有可供支柱通过的方孔；侧面排布横向钨棒，用钨丝绑紧固定，保证每根纵向变径钨棒之间的间距均匀。

本发明还有这样一些特征：

1、所述的一对铜电极连接板内圈尺寸为300~340mm×350~380mm，厚度为30~60mm，内圈有60~94个与钨棒直径匹配的圆形通孔，外圈有6~12个与大炉盖铜电极固定连接的螺纹孔，尺寸为Φ8~Φ14mm,；侧面的顶丝螺纹孔直径为Φ3~Φ8mm。

2、所述的一对铜电极连接板内圈的拐角处进行倒圆角设计，倒角量为R40~R80mm。

3、 所述的横向分布的钨棒直径为Φ2~Φ7mm，共 2~5排，每排之间互相平行，与纵向钨棒交接处用钨丝固定绑紧。

4、 所述的纵向变径钨棒的两端直径分别为Φ3~Φ6mm、Φ6~Φ10mm，交汇处进行倒角，倒角量为C2~C4；；四个拐角处钨棒直径为Φ4~Φ8mm，波浪形部分宽度为8~15mm，高度为10~18mm，每组3~7根，共六组，分上下三层排布，中间留有可供支柱通过的方孔。

本发明有益效果有：

1.本发明一种长方形蓝宝石单晶用加热体结构中，加热体长边和短边的设计，可以增大炉内温度梯度，减小引晶难度，提高晶体生长的可控度，有利于生长长方形蓝宝石单晶。

2.本发明一种长方形蓝宝石单晶用加热体结构中，加热体四角的特殊设计，可以增加拐角处的发热面积，长速容易控制，避免出现双晶，减小晶体四角处的应力。

本发明一种长方形蓝宝石单晶用加热体结构中，加热体整体结构的设计，使炉内温度梯度更合理，可以形成合适的放肩角度，利于气泡的排出，提高晶体质量及成品率。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

图1为一种长方形蓝宝石单晶用加热体结构，该结构整体由组合在一起呈长方形的一对铜电极连接板1、直径不同的纵向变径钨棒、多道横向钨棒2固定结构、连接横向钨棒与纵向变径钨棒的钨丝3以及将纵向变径钨棒固定在铜电极连接板上的钼顶丝4组成。将变径钨棒的粗端5插入长方形电极连接板长边的通孔内，短边通孔内插入纵向变径钨棒的细端6，并在交汇处进行倒角。四个拐角处的钨棒弯成波浪形7，整体组成长方形鸟笼状结构，并将该结构用钼顶丝固定在铜电极连接板上。结构底部共分上下三层，中间留有可供支柱通过的方孔8；横向钨棒排布在鸟笼状结构的侧面，共2~5排，用钨丝绑紧固定，保证每根纵向变径钨棒之间的间距均匀。